متعة أرخميدس تجارب المبدأ

المحتوى

• كيف بدأ كل شيء
• الكرة مقابل هال
• تحوم بالون الهيليوم
• العنب العائم

"واحة البحار" هي أكبر سفينة سياحية في العالم ويبلغ وزنها 100000 طن ، لكنها تطفو. يستخدم مصممو السفن مبدأ أرخميدس الذي ينص على أنه لكي يطفو القارب يجب أن يحل محل كمية متساوية من الماء أكثر من وزنه. أصبح هذا المفهوم المعقد في متناول الطلاب من خلال استخدام العروض التوضيحية والتجارب المثيرة للاهتمام كتلك الموضحة أدناه.

كيف بدأ كل شيء

في اليونان القديمة ، كلف الملك هييرو الثاني تاجًا يصنعه صائغ محلي. لقد كان يشك في أنه ذهب خالص ، لذا أعطى عالم الفيلسوف أرخميدس مهمة اكتشاف ذلك. صعد أرخميدس إلى حمام دافئ ورأى تسرب المياه على الجانب بينما كان يغرق في الحوض وأدرك أن الماء النازح كان مساوياً لحجم جسمه. صرخ "يوريكا" عندما صرّح أنه بإمكانه استخدام أسلوب النزوح هذا لحساب حجم وكثافة التاج. أثبت اختباره أن كثافة التيجان كانت أقل من الذهب ، وبالتالي لم يكن التاج ذهبًا خالصًا.

الكرة مقابل هال

عندما يُسأل الطالب عن سبب غرق أسطوانة الألومنيوم ، قد يجيب بشكل غير صحيح ، "لأنه يزن أكثر". امنح الطلاب قطعتين من رقائق الألمنيوم مقاس 5 بوصات لكل بوصة. العثور على كتلة على حد سواء. اطلب من الطلاب تحطيم مربع واحد من رقائق الورق في كرة ضيقة وإسقاطها في الماء ومشاهدتها تغرق. تجربة مع المربع الثاني حتى تجد وسيلة لجعل تعويم الألومنيوم. عندما يتشكل الألمنيوم كقارب ، فإنه سوف يطفو لأن الحجم زاد بشكل كبير بينما بقيت الكتلة كما هي. تمتلئ بدن القارب بالهواء ، مما يزيد من حجم دون إضافة وزن كبير. سوف يطفو القارب إذا كانت كتلة القارب أقل من الماء الذي يزيحه. مع بدن أجوف ، فإن القارب سوف يحل محل المزيد من الماء أكثر من الكرة.

تحوم بالون الهيليوم

••• Comstock / Stockbyte / Getty Images

تعتمد قوة الجاذبية على كتلة الجسم لسحبها لأسفل عبر السائل. عندما يبدأ الكائن في الغرق ، تعمل القوة المزدهرة لدفع الكائن لأعلى. إذا كانت قوة الجاذبية أكبر من قوة الطفو ، فسيغرق الجسم. تطفو بالونات الهيليوم في الهواء لأن كتلة الهواء التي تحل محلها أكبر من كتلة الهليوم والبالون. ربط شريط إلى بالون الهيليوم وسوف تطفو لأن قوة الطفو أكبر من قوة الجاذبية. زيادة قوة الجاذبية عن طريق زيادة الوزن. ربط المعجنات على الشريط ، وزيادة الوزن حتى البالون بالوعة. الآن قم بتقطيع قطع صغيرة من البريتزل حتى يبدأ البالون في الارتفاع ببطء. إذا تمكنت من جعل البالون "يحوم" ، فإن قوة الجاذبية تساوي قوة الطفو.

العنب العائم

باستخدام مدير Archimedes ، يمكن للطلاب تحديد ما إذا كان جسم ما سيغرق أو يطفو في سوائل مختلفة. تحضير كوب شفاف بالماء الدافئ. أضف العنب وسوف تغرق. أضف الملح إلى الزجاج ويبدأ العنب بالطفو. تذكر مبدأ أرخميدس: إذا كان الجسم يزن أكثر من حجمه في السائل ، فسوف يغرق. تؤدي إضافة الملح إلى الماء إلى زيادة الكتلة لكل وحدة حجم حتى تكون مساوية أو أكثر كثافة من العنب. في هذا الوقت سوف تطفو العنب.